Question

構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子有電子、質(zhì)子、中子、介子、超子等，有趣的是不少粒子都有對(duì)應(yīng)的反粒子．例如質(zhì)子對(duì)應(yīng)的有反質(zhì)子．電子對(duì)應(yīng)的有反電子(正電子)等．反粒子與正粒子有完全相同的質(zhì)量，卻帶有等量異種電荷，具有完全相反的電磁性質(zhì)．物理學(xué)家推測，既然有反粒子存在，就可能有反粒子組成的反物質(zhì)存在，所以尋找反物質(zhì)是當(dāng)前科學(xué)家關(guān)心的科研熱點(diǎn)之一．1998年6月，我國科學(xué)家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù)．磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ，MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在一個(gè)勻強(qiáng)磁場區(qū)，磁場方向與兩板平行．宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ板進(jìn)入勻強(qiáng)磁場區(qū)，在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡．

假設(shè)宇宙射線中存在氫核、反氫核、氦核、反氦核四種粒子，它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進(jìn)入磁譜儀的磁場區(qū)，并打在感光底片上的a，b，c，d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L，ad間的距離為2L．

(1)指出a，b，c，d四點(diǎn)分別是由哪種粒子留下的痕跡？(不要求寫出判斷過程)

(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為多大？

(3)bc兩點(diǎn)之間的距離為多少？

Answer 1

答案：
解析：

解：如圖所示： 　　(1)a，b，c，d四點(diǎn)分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡． 　　(2)對(duì)氫核，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為L．由牛頓第二定律得： 　　　　　　　　    evB＝mv2/L，B＝mv/eL． 　　(3)對(duì)于氫核　　  R1＝mv/Be＝L，① 　　　同理對(duì)于氦核　　 R2＝m2v/Bq＝2mv/Be，② 　　由①②得　　    R2＝2R1＝2L．③ 　　設(shè)c之間距離為L0，由幾何關(guān)系得： 　　　　　　　　　　  (2L－L0)2＋L2＝(2L)2，④   　　解得：  L0＝(2－)L．⑤ 　　由對(duì)稱性可得bc之間距離 　　　　    為＝2L0＝2(2－)L．⑥